一种面向非时敏移动目标的多星协同任务分配方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种面向非时敏移动目标的多星协同任务分配方法，通过将非时敏移动目标任务集上注给分配主星，然后共享给各子星，各子星分别对各任务的可见窗口进行计算，减轻了分配主星的计算压力，在得到各任务可分配的卫星集后，基于GEP对规则进行演化，使用最优的分配规则使任务分配给最合适的卫星。经实验验证，本发明专利技术的方法只需要选出最优的分配规则即可进行任务分配，因此，求解速度更快，分配效率更高。更高。更高。

【技术实现步骤摘要】
一种面向非时敏移动目标的多星协同任务分配方法及系统


[0001]本专利技术属于卫星任务规划领域，尤其是涉及一种面向非时敏移动目标的多星协同任务分配方法及系统。

技术介绍

[0002]面向非时敏移动目标跟踪的多星协同任务分配问题(Multi
‑
satellite collaborative task assignment problem，MSCTAP)旨在通过星上快速任务分配达到星间任务规划的高效协同，实现对移动目标动态不确定性的快速响应。
[0003]面向非时敏移动目标跟踪的MSCTAP问题属于一类典型的约束优化问题，其目的是通过快速合理分配任务，以获得星座调度任务收益的最大化。任务来源于星上自主管理模块的生成，通常任务包含了优先级、载荷属性、成像时长、与卫星的窗口等属性信息。对于卫星来说，其存在不同的状态信息，包括当前姿态、工作状态、星上电量与固存等状态信息。对于一个任务来说，在一段规划周期内，其过境卫星可能不止一颗，如何实现任务的快速高质量分配，确保任务高成功率的完成。
[0004]随着星上能力的增强(星上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向非时敏移动目标的多星协同任务分配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取非时敏移动目标任务集以及参与规划的卫星集及状态参数；步骤2：将所述非时敏移动目标任务集上注给分配主星，同时将所述非时敏移动目标任务集共享给卫星集中的各子星，所述分配主星是指过境时刻最长的卫星，所述子星是指其他即将过境的非主星的卫星；步骤3：各子星根据自身状态与轨道信息对各任务可见窗口进行计算得到每个卫星对各任务的可见窗口，并将可见窗口计算结果反馈给分配主星；步骤4：分配主星根据各子星反馈的每个卫星对各任务的可见窗口计算结果对多星任务进行分配。2.根据权利要求1所述的分配方法，其特征在于，步骤4中分配主星根据各子星反馈的可见窗口计算结果对多星任务进行分配的方法是构建面向非时敏移动目标跟踪的多星协同任务分配模型，对所述多星协同任务分配模型进行求解，得到多星协同的任务分配方案。3.根据权利要求2所述的分配方法，其特征在于，所述多星协同任务分配模型为：3.根据权利要求2所述的分配方法，其特征在于，所述多星协同任务分配模型为：3.根据权利要求2所述的分配方法，其特征在于，所述多星协同任务分配模型为：Ω
j
＝{tsk
i
|x
ij
＝1}
ꢀꢀꢀꢀ
(4)(4)其中，n
sat
表示待分配卫星数目，n
tsk
表示待分配任务数目，Φ(
·
)表示卫星j的调度函数，返回调度收益，S
j
表示卫星j分配前的状态属性，Ω
j
表示卫星j分配的任务集合，C
j
表示卫星j的约束集合，Ψ
j
表示卫星j的优化目标；x
ij
为0
‑
1决策变量，1表示第i个任务tsk
i
分配给卫星j；v
ij
表示0
‑
1参数，1表示任务i与卫星j存在可见窗口，0表示任务i与卫星j不存在可见窗口；表示任务成像载荷要求，0为光学，1为SAR；表示卫星载荷类型，0为光学，1为SAR；任务i成像模式要求，不同工作模式对应不同幅宽；表示卫星j工作模式集合。4.根据权利要求3所述的分配方法，其特征在于，对所述多星协同任务分配模型进行求解的方法是：步骤4.1：从每个卫星对各任务可见窗口的计算结果中通过约束筛选出每个任务可分配的卫星集合；步骤4.3：依次对每个任务可分配的卫星集合中使用分配规则来选出最优的卫星分配
给该任务。5.根据权利要求4所述的分配方法，其特征在于，所述分配规则是基于GEP的多星分配规则演化方法得到，具体为：步骤4.3.1：随机生成初始种群，所述初始种群中包含n
pop
条染色体，每条染色体包含了若干个编码基因，每个编码基因由一个头部与尾部构成，头部第一个编码必须为函数集，头部中其它编码位可以为函数集或者终点集，尾部必须为终点集；步骤4.3.2：对种群中所有的染色体个体进行适应度评估；步骤4.3.3：对种群进行个体选择、交叉、变异形成新的种群；步骤4.3.4：在满足迭代次数后选出适应度最大的个体作为最优分配规则输出。6.根据权利要求5所述的分配方法，其特征在于，所述函数集为+、
‑
、*、sin、cos、max、min，所述终点集为表征多星协同任务分配问题的特征向量FV
ij
，1)TN
j
表示卫星j上的分配任务占所有卫星分配任务总和的比例；2)RE
j
卫星j剩余电量占比；Egy
max
表示卫星最大电量，表示卫星剩余电量；3)AP
j
表示卫星j上分配任务优先级均值，归一化后表示为：pri
max
表示最大的任务优先级；4)SP
j
表示卫星j上分配任务的优先级标准差；归一化后表示为：
5)AR
j
表示卫星j上分配任务的优先级
‑
成像时长比均值；归一化后为：6)SR
j
表示卫星j上分配任务的优先级
‑
成像时长比标准差；7)A...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓路，杨文沅，黄山，左亚辉，淳洁，何磊，陈英武，杜永浩，吕济民，陈盈果，姚锋，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：